一種隧道大高程差沉降測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及隧道沉降測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種隧道大高程差沉降測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]沉降監(jiān)測(cè)是建筑物變形監(jiān)測(cè)中的一項(xiàng)重要監(jiān)測(cè)內(nèi)容，沉降監(jiān)測(cè)采用合理的儀器和方法測(cè)量建筑物在垂直方向上高程的變化量，通過布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降來體現(xiàn)的。定期準(zhǔn)確對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行沉降測(cè)量，可計(jì)算監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累積沉降量、沉降差、平均沉降速率并進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)趨勢(shì)，可進(jìn)一步計(jì)算局部相對(duì)傾斜、燒度等。
[0003]精密水準(zhǔn)測(cè)量精度高，方法簡(jiǎn)便，是沉降監(jiān)測(cè)的最常用方法，該方法受觀測(cè)環(huán)境影響小，但受人為測(cè)量影響，只能做定期人工測(cè)量。常規(guī)的有精密水準(zhǔn)儀、電子水準(zhǔn)儀以及相對(duì)應(yīng)等級(jí)要求的標(biāo)尺。針對(duì)水準(zhǔn)路線線況較差，水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)施將變得很困難，利用電磁波測(cè)距的精密三角高程測(cè)量在沉降測(cè)量中得到應(yīng)用，同樣受人為測(cè)量影響，也只能做定期人工測(cè)量，上面兩種技術(shù)基本上基于施工前后期測(cè)量比較，適用于大沉降的測(cè)量，以及后期做定期的測(cè)量，無法滿足后期自動(dòng)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。
[0004]液體的靜力水準(zhǔn)測(cè)量也稱為連通管測(cè)量，是利用相互連通，且靜力平衡時(shí)的液面進(jìn)行高程傳遞的測(cè)量方法。使用靜力水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)是可以實(shí)時(shí)測(cè)量，很適合建筑完工穩(wěn)定后的小量程測(cè)量，但在布設(shè)各靜力水準(zhǔn)儀時(shí)要求液面一致，針對(duì)大高程差的環(huán)境下，需要多個(gè)靜力水準(zhǔn)儀來進(jìn)行基準(zhǔn)的傳遞。
[0005]目前隧道沉降的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)通常由靜力水準(zhǔn)儀來完成，使用連通管將各靜力水準(zhǔn)儀連接起來，要使得各靜力水準(zhǔn)儀的液面高度一致。但由于隧道內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，高程起伏較大，內(nèi)部空間有限，很難滿足各液面在一個(gè)等高面，且對(duì)于距離稍長(zhǎng)百米以上的隧道，需要布設(shè)多個(gè)靜力水準(zhǔn)儀，硬件設(shè)施結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工程實(shí)施難道加大，且測(cè)量精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為:在對(duì)隧道等內(nèi)部空間受限的環(huán)境進(jìn)行沉降測(cè)量時(shí)，利用壓力補(bǔ)償手段，使得液體壓力傳感器無需調(diào)整為液面高度一致，減少過多相對(duì)基準(zhǔn)的傳遞，同時(shí)不受測(cè)量點(diǎn)高程限制，降低測(cè)量難度。
[0007]本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體為:一種隧道大高程差沉降測(cè)量系統(tǒng)，包括盛裝有液體的液源水箱，I個(gè)以上液體壓力傳感器，以及連通液源水箱與各液體壓力傳感器的連通管；
上述各液體壓力傳感器包括殼體和一個(gè)以上程差塊；定義殼體底部連接連通管的部位為通液口，通液口連接有排氣閥；殼體內(nèi)底部、通液口上方壓覆有彈性壓敏元件，程差塊放置于彈性壓敏元件上。
[0008]本發(fā)明設(shè)計(jì)原理為:利用在彈性壓敏元件上放置程差塊來補(bǔ)償彈性壓敏元件上下壓力差，從而使得在沉降測(cè)量過程中，傳感器的安置不需要等液面安裝，能夠適用于大高程差的相對(duì)沉降測(cè)量環(huán)境中。本發(fā)明所述程差塊為具有一定質(zhì)量的塊狀物，程差塊的數(shù)量可設(shè)置為多個(gè)，在液體壓力傳感器布置時(shí)，通過放置程差塊抵消液體高度差所產(chǎn)生的附加壓力，使得彈性壓敏元件上下壓力處于平衡狀態(tài)。測(cè)量時(shí)，當(dāng)某點(diǎn)有沉降時(shí)，此點(diǎn)液體壓力傳感器相對(duì)于液源箱的液體高度差即發(fā)生變化，此時(shí)彈性壓敏元件上下壓力差發(fā)生變化則輸出相應(yīng)的壓力差信號(hào)，即可進(jìn)一步得到沉降量。彈性壓敏元件可采用現(xiàn)有產(chǎn)品，如以彈性膜片為基礎(chǔ)延伸出的電容式、電阻式、光學(xué)式等壓力傳感器。
[0009]當(dāng)高處的液源與某處的壓力傳感器高程差為H，該壓力傳感器上面加了 N個(gè)程差塊(質(zhì)量為m)，這時(shí)候在敏感元件處受到的上下壓差為P g H — N m g /S，其中S為彈性壓敏元件的受壓面積，當(dāng)該壓力傳感器處的高程下沉ΔΗ時(shí)，此時(shí)敏感元件處受到的上下壓差為P g (Η + ΛΗ) — Nmg /S，可以看出壓力敏感元件輸出的信號(hào)變化和沉降量有對(duì)應(yīng)的關(guān)系，經(jīng)檢測(cè)彈性壓敏元件輸出的壓力差信號(hào)即可獲得沉降量。
[0010]本發(fā)明中程差塊的質(zhì)量可根據(jù)需要設(shè)定定值，定義相鄰兩液體壓力傳感器之間最小程差為h，彈性壓敏元件的受壓面積為S，P為液體的密度，上述程差塊的質(zhì)量m為:Hl=PhSo為保持產(chǎn)品的一致性，各液體壓力傳感器在布置位置時(shí)，可按照上述設(shè)定的最小程差h的整數(shù)倍來設(shè)置，使得各液體壓力傳感器與液源箱之間的高程差，是最小程差h的整數(shù)倍，即僅通過增減相同質(zhì)量的多個(gè)程差塊，使得各液體壓力傳感器中彈性壓敏元件上下壓力平衡。
[0011]進(jìn)一步的，本發(fā)明中彈性壓敏元件可采取焊接、粘附等密封方式，為了使得密封更加可靠，彈性壓敏元件下部受壓均勻，彈性壓敏元件覆蓋殼體內(nèi)底面；同時(shí)，為了使得彈性壓敏元件上部受壓均勻，程差塊為厚度均勻的板狀，覆蓋通液口上方的彈性壓敏元件。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:通過程差塊的增減平衡高程差帶來的液面高度變化，使得液體壓力傳感器在布置時(shí)，無需設(shè)置各液體壓力傳感器內(nèi)部液面高度位于同一水平面，設(shè)置難度大大降低，不受測(cè)量點(diǎn)高程的限制，應(yīng)用在大高程差的相對(duì)沉降中非常方便。
【附圖說明】
[0013]圖1所示為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步描述。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明的隧道大高程差沉降測(cè)量系統(tǒng)，包括盛裝有液體的液源水箱1，I個(gè)以上液體壓力傳感器2，以及連通液源水箱I與各液體壓力傳感器2的連通管；連通管上設(shè)置有排液閥3。
[0016]上述各液體壓力傳感器2包括殼體21和I個(gè)以上程差塊23 ;定義殼體21底部連接連通管的部位為通液口，通液口連接有排氣閥22 ;殼體21內(nèi)底部、通液口上方密封固定有彈性壓敏元件24，程差塊23放置于彈性壓敏元件24上。
實(shí)施例
[0017]程差塊為具有一定質(zhì)量的塊狀物，程差塊的數(shù)量設(shè)置為多個(gè)，程差塊的質(zhì)量可直接或者根據(jù)需要設(shè)定定值，定義各液體壓力傳感器之間最小程差為h，彈性壓敏元件的受壓面積為S，P為液體的密度，上述程差塊的質(zhì)量m為:m=phs。為保持產(chǎn)品的一致性，各液體壓力傳感器在布置位置時(shí)，可按照上述設(shè)定的最小程差h的整數(shù)倍來設(shè)置，即僅通過增減相同質(zhì)量的多個(gè)程差塊，使得各液體壓力傳感器中彈性壓敏元件上下壓力平衡。
[0018]為了使得彈性壓敏元件的密封更加可靠，彈性壓敏元件下部受壓更均勻，本實(shí)施例中彈性壓敏元件覆蓋殼體內(nèi)底面；同時(shí)，為了使得彈性壓敏元件上部受壓均勻，程差塊為厚度均勻的板狀，覆蓋位于通液口上方的彈性壓敏元件局部。
[0019]本發(fā)明設(shè)計(jì)原理為:利用在彈性壓敏元件上放置程差塊來補(bǔ)償彈性壓敏元件上下壓力差，從而使得在沉降測(cè)量過程中，傳感器的安置不需要等液面安裝，能夠適用于大高程差的相對(duì)沉降測(cè)量環(huán)境中。在液體壓力傳感器布置時(shí)，通過增減程差塊抵消液體壓力的增加或減少，使得彈性壓敏元件上下壓力處于平衡狀態(tài)。測(cè)量時(shí)，當(dāng)某點(diǎn)有沉降時(shí)，此點(diǎn)液體壓力傳感器相對(duì)于液源箱的液體高度差即發(fā)生變化，此時(shí)彈性壓敏元件上下壓力差變化則輸出相應(yīng)的信號(hào)，經(jīng)檢測(cè)此壓力差信號(hào)和補(bǔ)償平衡狀態(tài)下的信號(hào)可獲得沉降量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隧道大高程差沉降測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，包括盛裝有液體的液源水箱，I個(gè)以上液體壓力傳感器，以及連通液源水箱與各液體壓力傳感器的連通管； 上述各液體壓力傳感器包括殼體和一個(gè)以上程差塊；定義殼體底部連接連通管的部位為通液口，通液口連接有排氣閥；殼體內(nèi)底部、通液口上方密封固定有彈性壓敏元件，程差塊放置于彈性壓敏元件上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道大高程差沉降測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，定義相鄰液體壓力傳感器之間的最小高程差為h，彈性壓敏元件的受壓面積為S，P為液體的密度，程差塊的質(zhì)量m為:m= P hSo3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道大高程差沉降測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，彈性壓敏元件覆蓋殼體內(nèi)底面。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道大高程差沉降測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，程差塊為厚度均勻的板狀，覆蓋通液口上方的彈性壓敏元件。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種隧道大高程差沉降測(cè)量系統(tǒng)，其包括盛裝有液體的液源水箱，1個(gè)以上液體壓力傳感器，以及連通液源水箱與各液體壓力傳感器的連通管；上述各液體壓力傳感器包括殼體和一個(gè)以上程差塊；定義殼體底部連接連通管的部位為通液口，通液口連接有排氣閥；殼體內(nèi)底部、通液口上方壓覆有彈性壓敏元件，程差塊放置于彈性壓敏元件上。本發(fā)明利用壓力補(bǔ)償手段，在對(duì)隧道等內(nèi)部空間受限的環(huán)境進(jìn)行沉降測(cè)量時(shí)，使得液體壓力傳感器無需調(diào)整為液面高度一致，減少過多相對(duì)基準(zhǔn)的傳遞，同時(shí)不受測(cè)量點(diǎn)高程限制，降低測(cè)量難度。
【IPC分類】G01C5/04
【公開號(hào)】CN104976988
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510410761
【發(fā)明人】高昇宇, 陳德風(fēng), 劉曉東, 顧承陽(yáng), 李鴻澤, 王光明, 王春寧, 張濤, 薛恒嵩, 潘榮, 陸毅, 錢洪衛(wèi), 鞠彥波
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司南京供電公司, 南京蘇逸實(shí)業(yè)有限公司, 上海波匯通信科技有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年7月14日